本發明專利技術涉及一種熱電模塊（1），該熱電模塊具有相應地被配設給熱側（18）或冷側（19）的內周面（2）和外周面（4）并且具有設置在所述內周面和外周面之間的中間空間（17）以及幾何軸線（3）和至少一個密封元件（7），其中，所述密封元件（7）至少部分地形成所述內周面（2）或僅通過一電絕緣層（16）與設置在該內周面處的熱側（18）或冷側（19）分隔開，使所述中間空間（17）至少相對于所述冷側（19）密封，并且具有至少一個電導體（8），所述電導體使設置在熱電模塊（1）中的至少一個熱電元件（6）與設置在熱電模塊（1）外的至少一個第二電導體（9）相連接。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種特別是應用于在車輛中使用的熱電發電機中的熱電模塊，該熱電模塊具有至少一個密封元件。
技術介紹
來自機動車內燃機的排氣含有熱能，該熱能可以借助于熱電發電機轉化成電能，以便例如對電池或其他蓄能器充電和/或直接給耗電器供給所需能量。由此，機動車以改善的能量效率運行并且更多的能量可被用于使機動車運行。這種熱電發電機具有至少一個熱電模塊。熱電模塊包括例如至少兩個半導體元件(P型摻雜和n型摻雜)，所述半導體元件在其上側和下側(分別朝向熱側和冷側)上交替地設有導電橋。這兩個半導體元件形成最小熱電單元或者說熱電元件。熱電材料是一種能有效地將熱能轉化成電能(塞貝克效應)和將電能轉化成熱能(珀耳帖效應)的材料。如果在半導體元件的兩側提供溫度降，則在半導體元件的端部之間形成電勢。在較熱側的帶電粒子由于較高的溫度而增強地被激勵到導電帶中。由于在此情況下在導電帶中產生的濃度差，帶電粒子擴散到半導體元件的較冷側，由此產生電勢差。在熱電模塊中，優選使大量的半導體元件電串聯。為了確保串聯的半導體元件中所產生的電勢差不會彼此抵消，總是交替地使帶有不同優勢帶電粒子(n型摻雜和p型摻雜)的半導體元件直接電接觸。借助于一連接的負載電阻，可以使電路閉合并從而輸出電功率。為確保半導體元件的持續可用性，在導電橋和熱電材料之間一般設有擴散障礙，該擴散障礙防止電橋中所含的材料向熱電材料的擴散、進而防止半導體材料或者是熱電元件的效率損失或功能故障。熱電模塊或者是半導體元件的建立通常通過將各單個部件——即熱電材料、擴散障礙、導電橋、絕緣體和必要的附加殼體元件——組裝成一被熱的或者是冷的介質流過的熱電模塊來實現。對大量的各單個部件的該組裝還需要精確地確定各單個部件的公差并且考慮從熱側向冷側的熱傳遞以及導電橋的充分接觸，以使得能夠產生通過熱電材料的電流。為了在熱電模塊中設置這樣的半導體兀件,一般設有形成模塊外邊界的殼體壁和/或支撐管，半導體元件安裝于其上。這特別是引起:對制造提出高公差要求，從而一方面關于電連接另一方面關于殼體的位置實現半導體元件的精確匹配地設置。此外存在問題的是:由于內外殼體部件的不同熱載，必須在無需向熱電材料中引入特別高的電壓的情況下對這些部件的不同膨脹特性進行補償。正是在熱電模塊的制造方面希望的是，可以使多個部件容易地彼此組合，以簡化安裝和處理并且另外在組裝時實現簡單但穩定的結構。上述要求同樣適用于密封元件，所述密封元件旨在密封特別是管狀的熱電模塊的相應端部，使得在相應的一側圍繞/包圍熱電模塊的熱介質或冷介質持久地保持與設置在熱電模塊中的熱電元件分離。特別是對于這些部件，在使熱電模塊相對于氣態和/或液態介質密封的背景下需要盡可能穩健的結構，從而能夠避免在這種密封元件的匹配精確性方面或組裝方面的過高要求。
技術實現思路
由此出發，本專利技術的目的是:至少部分地解決結合
技術介紹
描述的問題。特別是希望提供一種熱電模塊，它能夠相對于熱介質或冷介質密封、同時可技術上簡單地制造并且具有減少的部件數量。另外，希望它對于所期待的使用可持久堅固地實施并且另外具有高效率，以便從排氣的熱能產生盡可能多的電能。該目的通過具有權利要求1特征的熱電模塊來實現。本專利技術的其他有利實施方案在從屬權利要求中給出。在權利要求書中單獨列出的特征可以以任意的、技術上合理的方式組合并且形成本專利技術的另外的實施方案。說明書、特別是與附圖相結合對本專利技術進行進一步的說明并且提出本專利技術的其他的實施例。根據本專利技術的熱電模塊包括相應地被配設給熱側或冷側的內周面和外周面。在內周面和外周面之間設有中間空間。熱電模塊包括幾何軸線和至少一個密封元件，其中密封元件至少部分地形成所述內周面或僅通過一電絕緣層與設置在那里的熱側或冷側分隔開。另外，密封元件使所述中間空間至少相對于所述冷側密封。另外，密封元件具有至少一個電導體，所述電導體使設置在熱電模塊中的至少一個熱電元件與本身設置在熱電模塊外的至少一個第二電導體相連接。此外優選地，密封元件至少部分地形成熱電模塊的外周面或僅通過電絕緣體與設置在外周面上的冷側或熱側分隔開。特別是，密封元件還附加地使中間空間相對于熱側密封。熱電模塊特別是形成熱電發電機的一獨立的結構單元。在此優選的是，熱電模塊具有一端子，利用該端子能使這樣的熱電模塊必要時與多個另外的熱電模塊電連接。也就是說，在熱電模塊內特別是實現了所有在那里內置的熱電元件的電連接或聯接。這樣的熱電模塊在此情況下一方面在熱側上暴露于熱介質并且另一方面在冷側上暴露于冷介質。在此特別是關注:使熱電模塊通過其外周面與冷介質接觸并且通過其內周面與熱介質(特別是排氣)相接觸，或者是被這樣的介質穿流或繞流過。因此，實踐中內周面形成熱電模塊的所謂熱側，而外周面形成熱電模塊的所謂冷側。另外優選的是，熱電模塊設計成長形的，即例如按照軌道或管子的類型。盡管非常特別優選的是熱電模塊大致設計成例如筒件或管件，但這種形狀卻不是強制性的。特別是，對于這種熱電模塊也可以考慮卵形橫截面或多邊形橫截面。與該設計相應地，這時也可以識別出中央的幾何軸線以及內周面和外周面。內周面在此特別是界定出一能被熱介質(排氣)穿流的內通道。使熱電元件在內周面和外周面之間定位在熱電模塊的中間空間中。沿熱電模塊的幾何軸線的方向可以將多個這樣的熱電元件特別是按照如下方式彼此堆疊布置:交替地彼此相鄰地設置含有P型摻雜熱電材料的半導體元件和含有n型摻雜熱電材料的半導體元件。在此方面非常特別優選的是，半導體元件以給定的定量完全圍繞內周面延伸，例如按照片或環的方式。熱電材料在此情況下由導電橋作為外框架，該導電橋在下面被稱為連接元件。熱電材料在此情況下至少部分地由這些連接元件作為外框架，從而通過連接元件形成內周面和外周面。連接元件優選在內部和外部分別完全圍繞熱電材料。與半導體元件的形狀相對應地,連接元件例如按照環件或者是(空心)柱的方式實施。特別優選的是，熱電材料與連接元件力鎖合地連接(壓接)，特別是在不使用釬焊材料或粘接劑的情況下連接。另外優選的是，連接元件同時為熱電材料以及電流導體形成擴散障礙。連接元件材料優選鎳或鑰，并且鎳或鑰非常特別優選地在連接元件材料中存在至少95% (質量百分比)。熱電材料或者是半導體元件交替地通過連接元件彼此電連接，從而由于在內周面和外周面間的溫度差形成穿流過熱電材料和熱電模塊的電流。在熱電材料之間的電連接也可以通過金屬橋、纜線、釬焊材料等實現。如上所述，電連接優選(僅)借助于連接元件實現。根據本專利技術設置的密封元件在此情況下使熱電模塊的中間空間在熱電模塊的相應端部上與外部封閉，從而中間空間至少相對于冷側、但優選還相對于熱側密封，防止了冷介質或者是熱介質進入中間空間。在此，密封元件優選是一獨立的構件并且不是通過半導體材料、連接元件或通過圍繞熱電模塊的外管或內管形成的。由此，密封元件沿軸線方向具有一延展長度，該延展長度特別是熱電模塊的中間空間的長度的至多20%，優選至多10%。熱電模塊的中間空間的長度由半導體材料彼此間在軸線方向上的最大距離限定。在此，密封元件具有至少一個電導體，所述電導體與熱電模塊內的至少一個連接元件相接觸，因而能使在熱電模塊中產生的電流穿過密封元件被向外傳導到第二電導體。特別是，密封元件至少部分地形成內周面和外周面本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.09 DE 102010044803.61.一種熱電模塊(1)，該熱電模塊具有相應地被配設給熱側(18)或冷側(19)的內周面(2)和外周面(4)并且具有設置在所述內周面與所述外周面之間的中間空間(17)以及幾何軸線(3)和至少一個密封元件(7)，其中，所述密封元件(7)至少部分地形成所述內周面(2)或僅通過一電絕緣層(16)與設置在所述內周面處的熱側(18)或冷側(19)分隔開，所述密封元件使所述中間空間(17)至少相對于所述冷側(19)密封并且具有至少一個電導體(8)，所述電導體使設置在熱電模塊(I)中的至少一個熱電元件(6)與設置在熱電模塊(I)外的至少一個第二電導體(9)相連接。2.根據權利要求1所述的熱電模塊(1)，其中，所述密封元件(7)實施成單件式的。3.根據上述權利要求中任一項所述的熱電模塊(1)，其中，所述密封元件(7)由多個層(10)形成并至少具有以下功能: -形成電導體(8)，該電導體用于引導電流(15)沿所述軸線(3) 的方向穿過所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：R·布呂科，S·林貝克，
申請(專利權)人：排放技術有限公司，
類型：
國別省市：
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